Giáo trình bài tập giải chi tiết 20 đề ôn cuối kì

CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC: VẬT LIỆU HỌC Mã số môn học: MH 09 Thời gian của môn học: 45 h Lý thuyết: 30h; Thực hành: 12h; Kiểm tra: 3h MỤC TIÊU Học xong môn học này học sinh có khả năng: - Vẽ

TRƯỜNG TRUNG CẤP NGHỀ GIAO THÔNG VẬN TẢI HẢI PHÒNG

GIÁO TRÌNH NGHỀ CÔNG NGHỆ ÔTÔ MÔN HỌC :MH 09 - VẬT LIỆU HỌC

SỬ DỤNG CHO ĐÀO TẠO TRUNG CẤP NGHỀ CÔNG NGHỆ Ô TÔ

MỤC LỤC

I Nhôm và hợp kim nhôm 1

4 Quan sát tổ chức tế vi của hợp kim nhôm 6

6 Quan sát tổ chức tế vi của gang và thép 22

III Vật liệu phi kim loại 46

CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC: VẬT LIỆU HỌC

Mã số môn học: MH 09

Thời gian của môn học: 45 h (Lý thuyết: 30h; Thực hành: 12h; Kiểm tra: 3h)

MỤC TIÊU

Học xong môn học này học sinh có khả năng:

- Vẽ và giải thích được: giản đồ nhôm – silic; giản đồ sắt – các bon

- Trình bày được đặc điểm, phân loại và ký hiệu các loại hợp kim nhôm, gang và thép

- Nhận dạng các loại hợp kim nhôm, gang và thép

- Trình bày được công dụng, tính chất, phân loại dầu, mỡ bôi trơn, nước làm mát , của xăng, dầu diesel dùng trên ô tô

- Tuân thủ đúng quy định, quy phạm về vật liệu học

- Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận

Kiểm tra*

(LT hoặc TH)

III Vật liệu phi kim loại 9 8 0 1

ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN

- Vật liệu:

+ Các mẫu thử vật liệu

- Dụng cụ và trang thiết bị:

+ Máy vi tính, máy chiếu

+ Bảng phụ lục về tiêu chuẩn các loại vật liệu

+ Các thiết bị khảo nghiệm tính chất của vật liệu

- Học liệu:

+ Nguyễn Hoành Sơn - Vật liệu học - NXB GD - 2000

+ Phạm Thị Minh Phương, Tạ Văn Thất - Công nghệ nhiệt luyện - NXB GD –

2000

- Nguồn lực khác:

+ Phòng học vật liệu học

+ Phòng thí nghiệm vật liệu học

Thực hành Bài tập

Kiểm tra*

(LT hoặc TH)

MỤC TIÊU

- Vẽ và giải thích được giản đồ nhôm - silic

- Trình bày được đặc điểm, phân loại và ký hiệu các loại hợp kim nhôm

- Nhận dạng hợp kim nhôm

- Tuân thủ các quy định, quy phạm về vật liệu học

NỘI DUNG

1 Giản đồ nhôm - silic (04 giờ)

* Silumin : là hợp chất của nhôm và silic ( 6 - 13% là silic) ngoài ra còn có Mg,

Zn, và Cu ( hợp kim nhôm đúc)

- Silumin có tính dễ chảy loãng, độ co ngót nhỏ nên có tính đúc tốt được sử dụng làm các chi tiết lớn chịu tải trọng nặng

- Ký hiệu : AlĐ và con số chỉ thứ tự

- Ví dụ : AlĐ2; AlĐ4 ; AlĐ25

* Giản đồ nhôm và các nguyên tố hợp kim

SE là giới hạn hòa tan của nguyên tố hợp kim trong α

* Hợp kim nhôm biến dạng : bên trái điểm E

* Hợp kim nhôm đúc bên phải điểm E

* Hợp kim nhôm biến dạng hóa bền được bằng nhiệt luyện thuộc khoảng SE

* Hợp kim nhôm biến dạng không hóa bền được bằng nhiệt luyện bên trái điểm S

* Si; Mn;Ti; Zn; Fe ít hòa tan

* Mg; Cu hòa tan nhiều

2 Đặc điểm của nhôm và hợp kim nhôm ( 02 giờ )

2.1 Nhôm nguyên chất

2.1.1 Khái niệm:

Nhôm có ký hiệu hóa học Al, thành phần của nhôm là cở sở của hợp kim đu ra (Al - Cu - Mg) được ứng dụng rộng rãi Ngày nay sản lượng Al trên thế giới đã đứng hàng thứ 2 sau thép

Về trữ lượng Al chiếm khoảng 8.8% trọng lượng vỏ trái đất, trong khi sắt chỉ chiếm 5.1%

Ưu điểm chính của Al là nhẹ, độ dẫn nhiệt, dẫn điện cao, khả năng chống ăn mòn trong nhiều môi trường khá tốt

Độ bền riêng của Al khoảng 16.5, trong khi thép là 15.4 Như vậy khi sử dụng

Al làm vật liệu kết cấu nó tỏ ra có nhiều ưu điểm hơn

2.1.2 Kết cấu nhôm:

Tính dẫn nhiệt và dẫn nhiệt cao

Tính chống ăn mòn cao, do trên bề mặt nhôm luôn có một lớp ôxyt nhôm

(Al2O3) bám chắc và trung tính, tuy nhiên lớp ôxyt nhôm này không bền vững đối với các axit và bazơ Do tính chất lưỡng tính có màng ôxyt nhôm nên tốc độ ăn mòn phụ thuộc vào độ pH của môi trường

Nhược điểm:

Độ bền thấp b = 60 N/mm 2, độ cứng HB = 15- 25, độ dẻo cao Do đó nhôm dễ

bị biến dạng ngay ở trạng thái nguội Tính gia công cắt gọt của nhôm thấp

Trong chế tạo cơ khí, người ta không dùng nhôm nguyên chất làm các chi tiết máy vì cơ tính thấp mà hay dùng hợp kim của nó

2.1.4 Công dụng

Dùng làm vật liệu dẫn điện ở dạng dây hoặc tấm

Màng nhôm dùng để chế tạo tụ điện trong công nghiệp điện tử và dùng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm làm vật liệu bao gói thay cho màng thiếc

Do có khả năng nhộm màu, nên nhôm còn được dùng làm vật liệu trang trí nội, ngoại thất như khung cửa, ống dẫn, thùng chứa…

Ngoài ra nhôm còn dùng trong hàn nhiệt nhôm để hàn nối đường ray, hàn đắp các lỗ hổng trong chi tiết vật đúc

2.1.5 Ký hiệu:

TCVN 1659 -75: hợp kim nhôm: AlCu4Mg là hợp kim nhôm chứa = 1%Mg Với nhôm sạch bằng nhôm và chỉ số phần trăm của nó

3 Phân loại hợp kim nhôm ( 04 giờ )

3.1 Hợp kim nhôm đúc (silumin)

Silumin là hợp kim của nhôm và silic, nếu trong thành phần hợp kim chỉ có hai nguyên tố nhôm và silic thì được gọi silumin đơn giản

Nếu ngoài hai nguyên tố trên còn có thêm đồng, magiê, kẽm… thì được gọi là silumin phức tạp

- Nếu đằng sau ký hiệu có thêm chữ “Đ” là hợp kim nhôm đúc

Ví dụ: AlSi12MgCu2Mn0,6Đ: là hợp kim nhôm đúc có chứa Si = 12%, Mg = 1%, Cu = 2%, Mn = 0,6%, Al = 84.4%

vật đúc

Chi tiết máy

AĐ25 1113 0,81,3 0,30,6 1,53 0,5 0,05  0,02

Pittông AĐ26 2022 0,40,7 0,40,8 1,52,5 0,3 -

- CHLB Nga ký hiệu bằng chữ “” (đuara) và số chỉ thứ tự ký hiệu

- TCVN 1859-75 ký hiệu nhôm biến dạng giống như nhôm đúc nhưng không ghi chữ “Đ” đằng sau ký hiệu

Ví dụ: AlMg5: là hợp kim nhôm biến dạng có Mg = 5%

Bảng thành phần hoá học một số loại đuar

* Tính chất và công dụng:

Tuỳ thuộc vào hàm lượng của đồng và magiê cao hay thấp mà đaura cvó sự thay đổi về cơ tính Nói chung đuara có độ bền khá cao nhưng tính chồng ăn mòn kém Trong các loại đuara thì 6, 16 có độ bền cao nhất được làm khung và cá kết cấu chịu lực của máy bay, còn 18 có độ dẻo cao, độ bền thấp dùng làm đinh tán

4 Quan sát tổ chức tế vi của hợp kim nhôm ( 05 giờ )

Hình 4: Tổ chức tế vi của hợp kim Al - (10-30)%Si:

a Không biến tính

b Có biến tính

CHƯƠNG II: GANG VÀ THÉP

Thời gian ( giờ )

Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành Bài tập

Kiểm tra*

(LT hoặc TH)

MỤC TIÊU

- Vẽ và giải thích được giản đồ sắt – các bon

- Trình bày được đặc điểm, phân loại và ký hiệu các loại gang và thép

- Nhận dạng các loại gang và thép

- Tuân thủ các quy định, quy phạm về vật liệu học

NỘI DUNG

1 Giản đồ trạng thái fe – C ( 04 giờ)

1.1 Ý nghĩa của giản đồ

- Biết được quy luật về sự kết tinh và chuyển biến tổ chức của hợp kim Fe – C khi nung nóng và làm nguội

- Xác định được nhiệt độ nung nóng cho từng loại thép khi rèn, dập và nhiệt luyện

- Là tài liệu không thể thiếu của người làm việc nhiệt luyện

Ø σ δ ² ≤ ÷ º

Hình 7.2.2 Giản đồ trạng thái hợp kim Fe – C

1.3 Các tổ chức của hợp kim Fe – C trên giản đồ

a Các khu vực trên giản đồ

- Khu vực I : Hợp kim Fe – C ở pha lỏng ( L )

- Khu vực II : Lỏng + Ôsentit1 ( L + Ô )

- Khu vực III : Lỏng + Xêmentit1 ( L + Xê1 )

- Khu vực IV : Ôstenit ( Ô)

- Khu vực V : Ôstenit + Xêmentit2 ( Ô + Xê2 )

- Khu vực VI : Ôstenit + Xêmentit2 + Lêđêburit ( Ô + Xê2 + Lê )

- Khu vực VII : Xêmentit1 + Lêđêburit Xê1 + Lê

- Khu vực VII : Ôstenit + Ferit ( Ô + F )

- Khu vực IX : Peclit + Ferit ( P + F )

- Khu vực X : Peclit + Xêmentit2 ( P + Xê2 )

- Khu vực XI : Peclit + Xêmentit2 + Lêđêburi( P + Xê2 + Lê )

- Khu vực XII : Xêmentit1 + Lêđêburit (Xê1 + Lê)

b Các tổ chức của hợp kim Fe – C

- Xêmentit : ( Fe3C, Xê ) là hợp chất hóa học của Fe và C, có độ cứng rất cao (700HB ) có 3 dạng :

+ Xêmentit1 : Kết tinh từ pha lỏng

+ Xêmentit2 : Kết tinh từ pha rắn

+ Xêmentit3 : Tiết ra từ dung dịch rắn Ferit

- Ferit ( F ) là dung dịch rắn của C trong Feα, có độ cứng thấp ( 80HB ), có độ dẻo cao, có từ tính

- Ôstenit ( Ô ) là dung dịch rắn của C trong Feγ Ô rất dẻo và dai, phù hợp với công nghệ rèn

- Peclit ( P ) là hỗn hợp cơ học cu F và Xê Trong P có 88% F và 12% là Xê, có tính cắt gọt tốt, P có 2 dạng :

+ Peclit tấm : Xê ở dạng tấm, phiến, HB = 200 – 220

- Tính dẫn điện :

Là khả năng dẫn điện của kim loại và hợp kim Kim loại đều là vật dẫn điện tốt, nhất là bạc, sau đó đến đồng và nhôm nhưng do bạc đắt tiền nên kim loại được dùng nhiều nhất trong kỹ thuật để làm vật dẫn điện là đồng và nhôm Hợp kim có tính dẫn điện kém hơn so với kim loại

- Có các loại độ bền : độ bền kéo , độ bền uốn, độ bền nén

Độ bền được tính theo công thức

P

σ = — ( N/ mm²) F0

Trong đó :

P là ngoại lực ( N) F0 là diện tích tiết diện ngang (mm²)

2.3.2 Độ cứng

- Là khả năng của kim loại và hợp chống lại sự biến dạng dẻo cục bộ của bề mặt kim loại và hợp kim dưới tác dụng của tải trọng bên ngoài tại chỗ ta ấn vào đó một vất cứng hơn

- Độ cứng Brinen được tính theo công thức :

P

HB = — ( Kn/m² )

F

Trong đó : F là diện tích mặt cầu của vết lõm (mm² )

P là tải trọng nén ( N ) 2.3.3 Độ đàn hồi

- Là khả năng kim loại thay đổi hình dạng dưới tác dụng của lực bên ngoài rồi trở lại như cũ khi bỏ lực tác dụng, độ đàn hồi có thể xác định bằng quá trình thử kéo Bằng cách trên máy thử kéo ta tăng lực kéo mẫu thử lên dần dần và theo dõi sự dãn dài của mẫu thử cho đến khi lực kéo đạt tới giá trị Pp tại gí trị này nếu bỏ lực kéo đi thì mẫu thử co lại chiều dài đúng như ban đầu tức là kim loại có tính đàn hồi

- Khi lực kéo đạt tới giá trị Pc nếu bỏ lực kéo đi thì mẫu thử co lại không đúng chiều dài như cũ mà dài hơn một ít gọi là biến dạng dư Biến dạng dư này không quá 0.005% chiều dài ban đầu

Pe

Tỷ số — F0 Gọi là giới hạn đàn hồi ký hiệu bằng chữ

Pe

σB = — KG/mm²(MN/m²) F0

- Tính cắt gọt

Là khả năng kim loại gia công cắt gọt dễ hay khó được xác định bởi tốc độ cắt, lực cắt gọt và dộ bóng bề mặt của kim loại sau khi cắt gọt

- Tính hàn

Là khả năng tạo thành sự liên kết giữa các phân tử hàn khi được nung nóng sơ

bộ chỗ mối hàn đến trạng thái chảy hay dẻo

- Tính đúc

+ Tính đúc được đặc trưng bởi độ chảy loãng, độ co và tính thiên tích

+ Độ chảy loãng biểu thị khả năng điền đầy khuôn của kim loại và hợp kim Nếu độ chảy loãng càng cao thì tính đúc càng tốt

+ Độ co càng lớn thì tình đúc càng kém

- Tính rèn dập

+ Là khả năng biến dạng vĩnh cửu của kim lọai khi chịu tác dụng của ngoại lực

để tạo thành hình dạng của chi tiết mà không bị phá hủy

+ Thép có tính rèn cao khi nung ở nhiệt độ phù hợp vì tính dẻo tương đối lớn.Gang không có khả năng rèn vì giòn, đồng, chì có tính rèn tốt ngay cả trong trạng thái nguội

- Tính nhiệt luyện

Là khả năng thay đổi độ cứng, độ bền, độ dẻo dai…của kim loại bằng cách nung nóng kim loại tới nhiệt độ nhất định giữ ở nhiệt độ đó một thời gian rồi làm nguội theo một chế độ nhất định

3 Gang ( 03 giờ)

3.1 Các loại gang thường dùng

Gang là loại vật liệu rẻ tiền được dùng nhiều trong các ngành kinh tế quốc dân, các loại gang thường dùng là gang xám, gang trắng, gang cầ, gang dẻo, gang giun, gang biến tính

+ Có khả năng chịu mài mòn tốt

- Tính kinh tế : Phương pháp chế tạo gang trắng đơn giản, giá thành rẻ

c Công dụng

- Do gang trắng rất cứng và có tính chống mài mòn tốt nên được dùnh làm các chi tiết yêu cầu độ cứng cao ở bề mặt làm việc trong điều kiện chịu mài mòn như : Bi nghiền, bề mặt trục cán, mép lưỡi cày…, ( cần chú ý không làm toàn bộ chi tiết bằng gang trắng vì dễ bị gãy, vỡ và chỉ tạo cho lớp bề mặt là gang trắng, còn lõi vẫn là gang graphít Muốn bề mặt bị biến trắng người ta làm nguội nhanh bề mặt vật đúc

- Phần lớn gang trắng được dùng để sản xuất thép, một phần dùng để ủ thành gang dẻo

d Ký hiệu : Gang trắng được ký hiệu bằng một công thức hóa học Fe3C ( là hợp chất hóa học )

+ Gang xám Ferit : có mức độ tạo thành graphit mạnh nhất Tất cả cacbon đều

ở dạng tự do, không có Xêmentit Gang chỉ có 2 pha : Graphit và kim loại là ferit

+ Gang xám Fertit – Peclit : Có mức độ tạo thành graphit mạnh, lựợng cacbon liên kết ( Fe3C) chỉ khoảng 0,1 ÷ 0,6%., tạo ra nền kim loại Ferit – Peclit

+ Gang xám Peclit : Có mức độ tạo thành graphit bình thường, lựợng cacbon liên kết ( Fe3C) chỉ khoảng 0,6 ÷ 0,8%., tạo ra nền kim loại Peclit

Hình 1.2.2 Gang Xám

b Tính chất

- Lý tính:

+ Do graphit có màu xám nên mặt gãy của gang có màu xám

+ Dẫn nhiệt, dẫn điện kém hơn so với thép

+ Nhiệt độ nóng chảy thấp

- Cơ tính :

+ Do graphit có độ cứng, độ bền thấp hơn Xementit nên gang xám có độ cứng,

độ bền thấp hơn gang trắng nhiều ( 150 ÷ 250 HB, σk = 150 ÷ 400 N/mm² )

+ Độ dẻo, độ bền thấp hơn thép, độ bền nén gần bằng

+ Không chịu biến dạng và va đập

Ví dụ : Thân máy, bệ máy, các ổ trựot, bánh răng chịu tải trọng nhỏ…

( Xê ri )

- Có cơ tính tổng hợp cao gần như thép C

- Gang cầu vừa có tính chất của gang, vừa có tính chất của thép

- Các chi tiết máy làm bằng gang cầu có thể làm việc và bền vững ở nhiệt độ bằng 400°C ( gang xám ở nhiệt độ nhỏ hơn 200°C)

Nguội nhanh

Gang trắng Fe3C

Ủ + Gang trắng

t° = (860 – 900) °C

Gang dẻo

Ví dụ : Thép 45 là thép kết cấu chất lượng tốt có C = 0,45%

- Theo TCVN : chữ C và các số chỉ lượng C tính theo phần vạn

+ Độ giãn tương đối : δ = (6 ÷ 33)%

Khi thành phần C trung bình từ 0,4 ÷ 0,5% thép có cơ tính tổng hợp tốt hơn cả

- Tính chịu nhiệt cao :> 200°C

- Tính chất hóa học và tính chất vậtt lý : Ít bị han rỉ và bị ăn mòn trong không khí, trong các môi trường axit, bazơ, muối Đặc biệt thép hợp kim có một số tính chất

mà thép cacbon không có như : từ tính, giãn nở nhiệt, điện trở cao…

5.3 Phân loại:

- Phân loại theo nồng độ hợp kim trong thép

+ Thép hợp kim thấp có tổng lượng các nguyên tố hợp kim đưa vào nhỏ hơn 2,5%

+ Thép hợp kim trung bình có tổng lượng các nguyên tố hợp kim từ 2,5 ÷ 10% + Thép hợp kim cao có tổng lượng lớn hơn 10%

- Phân theo tên gọi các nguyên tố hợp kim chủ yếu Ví dụ : thép Si, thép Mn, thép Cr – Ni

- Phân loại theo công dụng

* Ký hiệu thép hợp kim gồm 3 thành phần :

- Thành phần 1 : là các con số đứng đầu kí hiệu chỉ hàm lượng cácbon nếu : + Không có số nào là chỉ C ≥ 1%

+ Có số 0 đứng trước là chỉ C < 0,1%

+ Có một con số chỉ C tính theo phần nghìn ( thép dụng cu )

+ Có 2 con số chỉ C tính theo phần vạn ( thép kết cấu )

- Thành phần 2 : là các số đứng sau chữ cái chỉ % các nguyên tố hợp kim Nếu

% nguyên tố hợp kim nhỏ hoặc bằng 1% thì không ghi số nữa

- Thành phần 3 : nếu có chữ A đứng cuối ký hiệu là chỉ thép có chất lượng tốt

Ví dụ :

9XC2 là thép hợp kim dụng cụ có : C = 0,9%, Cr = 1%, Si = 2 %

* Theo TCVN : về cơ bản giống ký hiệu Nga, chỉ khác :

- Hàm lượng C đều tính theo phần vạn

- Các nguyên tố hợp kim ký hiệu theo ký hiệu hóa học

Ví dụ : 90CrSi2 = 9XC2

5.5 Các loại thép hợp kim

5.5.1 Thép hợp kim kết cấu

a Thành phần hóa học

- Các chi tiết máy công cụ thường làm bằng thép hợp kim Cr, Cr – Mn, Cr –Ni

- Thép hợp kim Mn thường dùng trong kết cấu xây dựng cần độ bền tương đối cao như 20 Mn hoặc dùng làm lò xo như 60 Mn

- Thép hợp kim Si cũng dùng làm các chi tiết đàn hồi là lò xo, nhíp như 55C2, 60C2, 65C3 ( Vì loại thép này sau khi tôi và ram trung bình cho giới hạn đàn hồi lớn,

độ cứng cao và khả năng chịu va đập tốt )

5.5.2 Thép hợp kim dụng cụ

a Thép hợp kim dụng cụ thấp

* Thành phần hóa học

- C = (0,8 ÷ 1,4 )%

- Các nguyên tố hợp kim đưa vào thép là Cr, V, Ni, Mn, Si, Ti

- Các số hiệu thép thường dùng : X05, XB5

* Tính chất :

- Sau khi tôi đạt độ cứng ( 60 – 64 )HRC

- Tính cứng nóng đạt ở nhiệt độ bằng ( 200 ÷ 250)°C

- Độ thấm tôi lớn hơn thép Cacbon dụng cụ, mội trường tôi thường là dầu nên ít

bị nứt, biến dạng, cong vênh

* Dụng cụ :

- Thường làm dụng cụ cắt với tốc độ cắt thấp như : Đục nguội, dũa, mũi khoan, khoét…

- Dùng làm dụng cụ đo kiểm như thước lá, thước cặp, panme, calip…

- Dùng làm khuôn dập nóng, dập nguội

Ví dụ : thép XO5 dùng làm dụng cụ cắt hợp kim màu

b Thép hợp kim dụng cụ cao

* Ký hiệu :

Theo tiêu chuẩn của Nga, thép gió được ký hiệu là chữ P và số tiếp theo % W trung bình, nếu có chưa Mo, V, Co (khi lớn hơn 2%) sẽ có thêm chữ M, K và chỉ số lượng %

Ví dụ : P9 là thép gió có Wtb = 9%

P18K5 là thép gió có Wtb = 18%, Co = 5%

* Thành phần hóa học

* Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim

- W là nguyên tố quan trọng nhất, nó tồn tại dưới dạng cácbit Vônfram làm tăng

- Co làm tăng tính cứng nóng của thép gió

* Tính chất :

- Độ cứng sau khi tôi đạt 62 ÷ 64 HRC

- Tính cứng nóng đạt tới 560 ÷ 600°C

- Khi chưa tôi thép gió có độ cứng tương độ cứng của thép Cacbon trung bình

- Độ thấm tôi tốt có thể tôi thấm với tiết diện bất kỳ

* Phạm vi sử dụng

Dùng làm dụng cụ cắt với tốc độ cắt trung bình để gia công vật liệu có độ cứng trung bình như : dao tiện, dao phay, dao chuốt…

Trong đó : - Thép P18 có khả năng cắt tốt nhưng đắt tiền

- Thép P9 có tính mài sửa kém hơn thép P18 nên thường dùng làm dao có tiết diện nhỏ như : dao tiện rèn, dao tiệm cắt đứt…

- Đặc tính chung của thép không gỉ :

+ Thành phần Cacbon thấp : vì thành phần cacbon thấp, số lượng pha cacbit trong thép càng ít, dòng điện ăn mòn càng nhỏ, tính chống ăn mòn càng cao Làm việc trong môi trường ăn mòn càng mạnh, lượng cacbon yêu cầu càng phải giảm thấp

+ Thành phần hợp kim cao : Mọi thép không gỉ đều chứa > 12%Cr và co thể có một lượng nhỏ Ti, Nb

- Các số liệu thép không gỉ thường dùng :

+ Thép 12X13, 20X13 dùng chế tạo các chi tiết máy chịu ăn mòn, chịu nhiệt tốt như : Cánh tuốc bin hơi, xupap…

+ Thép 30X13, 40X13 sau khi tôi và ram cao thường dùng làm các chi tiết của dụng cụ đo, đồng hồ đo, ổ lăn…

+ Thép X17, X28 dùng chế tạo các chi tiết máy trong công nghê thực phẩm, hóa học

+ Thép X18H9, 12X18H9 dùng rộng rãi trong kỹ thuật, không những trong công nghiệp hóa học mà cả trong các ngành công nghiệp khác và làm đồ dùng hằng ngày

b Thép lò xo

- Yêu cầu của thép lò xo:

+ Đặc điểm làm việc của lò xo, nhíp và các chi tiết đàn hồi khác là dưới dạng tác dụng của tải trọng tĩnh và va đập lớn mà không biến dạng dẻo

+ Phải có giới hạn đàn hồi và giới hạn mỏi cao, độ dai và đập đảm bảo

+ Lương Cacbon thích hợp của thép lò xo từ ( 0,5 – 0,65)%

+Các nguyên tố hợp kim chủ yếu của thép lò xo là : Mn, Si (1- 2)%, ngoài ra còn có Cr, Ni, V để tăng độ thấm tôi và tính ổn định của sự đàn hồi

+ Thép lò xo phải được nhiệt luyện bằng phương pháp tôi và ram trung bình

- Các số hiệu thép lò xo :

+ Thép 65, 70, 80, 85…để làm lò xo thường

+ Thép 55C2, 65C2, 70C2 có độ thấm tôi tốt dùng làm nhíp và lò xo có chiều dày lớn tới 18mm trong ô tô, máy kéo, tàu hỏa, tàu biển

+ Thép 50C2XA làm việc được ở nhiệt độ tới 300°C dùng làm nhíp ô tô nhỏ, lò

xo xupap và các lò xo quan trọng khác với tiết diện không lớn

+ Thép 60C2XA, 60C2H2A có độ thấm tôi d > 50mm, dùng làm lò xo nhíp lớn chịu tải nặng và đặc biệt quan trọng

c Thép chịu nhiệt :

- Là loại thép có khả năng chịu được nhiệt độ cao thành phần chủ yếu tạo nên tính chịu nhiệt là Cr, lượng Cr từ 10 – 13% thì có thể chịu được tới 750°C, nếu Cr có 25% trong thép thì thép chịu được nhiệt độ 1000 – 1100°C

- Thép chịu nhiệt dùng để chế tạo các chi tiết làm việc ở nhiệt độ cao như xupap, buồng cháy của động cơ đốt trong

d Thép có điện trở lớn và thép có tính dãn nở nhiệt đặc biệt

* Đặc điểm của thép làm khuôn:

- Đặc điểm thành phần hóa học

+ Thành phần cacbon để đáp ứng cùng một lúc ba yêu cầu đầu thì vật liệu chế tạo khuôn có thành phần cacbon thích hợp là 0,3 – 0,5% để có cơ tính tổng hợp

+ Thành phần nguyên tố hợp kim để có được tính bền nóng và tính chịu mỏi nhiệt tốt trong thành phần nguyên tố hợp kim có ở thép nhỏ hơn hoặc bằng 3% thường

là các nguyên tố tạo cacbit khá mạnh : W, Mo, Cr… và Mn, Si để tăng độ thấm tôi Ni tăng tính chịu nhiệt, làm khuôn chồn ép chịu nhiệt độ cao do tiếp xúc lâu với phôi thép nóng trên 1000ºC

+ Ví dụ các ký hiệu thường dùng : 40Cr3W2V2Mo2, 40Cr5W2VSi,…làm khuôn rèn kích thước thường lớn hơn, chịu va đập mạnh hơn do tiếp xúc ít hơn với phôi nóng nên dùng các ký hiệu 50CrNiMo, 50CrNiW, …

- Đặc điểm nhiệt luyện:

Để đạt các yêu cầu cơ tính khi nhiệt luyện khuôn dập nóng phải nhiệt luyện thích hợp với từng loại thép chế tạo bao gồm : Tôi + ram cao ( ram trung bình )

* Thép bền nóng : là loại thép làm việc được ơ nhiệt độ cao mà độ bền không giảm, không bị oxy hóa bề mặt Người ta thường sử dụng các loại thép bền nóng để làm khuôn Ví du loại thép peclit gồm 12CrMo, 04Cr9Si2 chịu nhiệt độ 300 ÷ 500°C

* Thép không gỉ : Thép không gỉ là loại thép có tính chống ăn mòn cao trong khí quyển và trong các môi trường ăn mòn khác nên thường sử dụng để làm khuôn

6 Quan sát tổ chức tế vi của gang và thép

6.1 Kính hiển vi kim loại học

Trong đó :

+ f : tiêu cự vật kính + fe : tiêu cự thị kính

Độ phóng đại của kính thực ra không phải là một thông số quan trọng lắm, vì việc thay đổi độ phóng đại được thực hiện rất đơn giản là chỉ cần thay đổi thị kính có tiêu cự khác nhau Một thông số khác quan trọng hơn phụ thuộc vào độ mở ống kính,

đó là khả năng phân giải của kính

6.1.2 Khẩu số của kính vật

Khẩu số của mỗi kính là độ phân giải của kính đó Mỗi kính có một khẩu số khác nhau

6.1.3 Khả năng phân ly của kính hiển vi

- Mọi hệ quang học trong thực tế đề không tuân theo một cách chính xác các định luật quang hình học cơ bản Ngay cả các hệ quang được xem như là hoàn hảo cũng sẽ cho ảnh của một nguồn sáng điệp ( một ngôi sao có thể được xem là một nguồn sáng điểm ) là một đĩa nhiễm xạ, tức có kích thước để đo đạc được Hiện tượng này gây ra do sự nhiễm xạ bởi ánh sáng cũng vốn mang bản chất sóng Theo tiêu chuẩn Rayleigh, độ phân ly góc tới hạn được tính bằng :

= radian = cung giây

- Ý nghĩa: Độ phân ly của kính thể hiện vai trò rõ rệt nhất khi dùng kính để quan sát các sao đôi Với các sao đôi mà hai sao ở quá gần nhau, nếu kính không đủ độ phân giải thì khi nhìn các sao này qua kính chúng cũng chỉ hiện lên như một sao duy nhất, cho dù ta có tăng độ phóng đại hết mức

6.2 Quan sát tổ chức tế vi của gang và thép

6.2.1 Tổ chức tế vi của gang

- Tổ chức tế vi của gang trắng : tồn tại ở dạng Fe3C, pha này chiếm tỷ lệ rất lớn ( 50% trong tổ chức của gang )

- Tổ chức tế vi của gang xám là lọai gang mà phần lớn Cacbon nằm ở dạng tự

do ( gọi là graphit ) Graphit trong gang xám có dạng tấm hay phiến cong tự nhiên

- Tổ chức tế vi của gang cầu : Graphit thu nhỏ, hình cầu do có chất biến tính

+ Các nguyên tố hợp kim đưa vào thép là Cr, V, Ni, Mn, Si, Ti

7 Ký hiệu vật liệu của các nước : Trung Quốc, Mỹ, Nhật, Đức, Pháp

Mỗi nước đều có tiêu chuẩn quy định csc mác (ký hiệu) cũng như các yêu cầu

kỹ thuật cho các sp kim loại của mình và có cách viết tên các ký hiệu (mác) khác nhau Ngoài tiêu chuẩn Việt Nam như đã trình bày, chúng ta thường gặp tiêu chuẩn quốc tế của các nước lớn trên thế giới: Mỹ, Nhật, Nga, Trung Quốc, Pháp, Đức, Anh… và của

7.1 Đối với gang

GB ký hiệu gang như sau: HT cho gang xám và số tiếp theo chỉ σb (MPa), QT cho gang cầu và các số chỉ σb(MPa) và δ (%) KTH cho gang dẻo peclit và các chỉ

số tiếp theo σb(MPa) và δ (%)

7.2 Đối với thép thông dụng:

7.2.1 Ký hiệu của Trung Quốc

GB dùng chính ký hiệu hóa học để biểu thị từng nguyên tố, ví dụ: Cr cho Crôm… như 12XH3A, 12CrNi3A là thép có khoảng 0,12%C; 1%Cr, khoảng 3%Ni với chất lượng cao, XB Γ, CrWMn là thép có khoảng 1%C, khoảng 1%Mn và 1%W

7.2.2 Mỹ

- Mỹ là nước có rất nhiều hệ thống tiêu chuẩn phức tạp, song có ảnh hưởng lớn đến thế giới (phổ biến trong sách giáo khoa và tài liệu kỹ thuật) đặc biệt ở các nước ngoài hệ thống xã hội chủ nghĩa cũ ở đây trình bày các mác theo hệ tiêu chuẩn thường được dùng nhất đối với từng loại vật liệu kim loại

- Đối với thép cán thông thường dùng ASTM (American Society for Testing and Materials) ký hiệu theo các số tròn (42, 50, 60, 65) chỉ σ0,2min (ksi – 1ksi = 1000psi = 6.8948MPa = 0.703kG/mm2)

- Đối với bảng HSLA thường dùng SAE (Society for Autômtive Engineers) ký hiệu bắt đầu bằng số 9 và hai số tiếp theo chỉ σ0,2min (ksi)

- Đối với thép C và hợp kim kết cấu cho chế tạo máy thường dùng hệ thống AISI/SAE với bốn số trong đó 2 số đầu chỉ loại thép, 2 số cuối cùng chỉ phần vạn cacbon

- Nếu thép được bảo đảm độ thấm tốt thì đằng sau ký hiệu có thêm chữ H, ví dụ 5140H, 1037H

- Đối với thép dụng cụ thường dùng hệ thống của AISI (American iron and steel institute) được ký hiệu bằng một chữ cáI chỉ đặc điểm của thép và chỉ thứ tự quy ước: